Une nouvelle planète naine se cache-t-elle au-delà de Neptune ?

À environ 6,9 milliards de kilomètres du Soleil, caché au-delà de l’orbite de Neptune, un monde mystérieux évoluant dans l’obscurité a été repéré par le puissant observatoire Vera C. Rubin. Cet objet céleste pourrait être une nouvelle planète naine du Système solaire, un grand corps sphérique qui ne répond pas tout à fait à la définition officielle d’une planète à part entière.

Les astronomes ont annoncé la découverte de cet îlot cosmique, pour l’instant désigné sous le nom de 2026 ED138, plus tôt cette semaine lors d’une réunion de la division des sciences planétaires de l’American Astronomical Society à Spokane, dans l’État de Washington. Si les prochaines observations réalisées avec d’autres télescopes confirment sa taille et sa forme sphérique, il rejoindra le cercle très fermé des cinq autres planètes naines confirmées et officiellement reconnues par l’Union astronomique internationale : Pluton, Cérès, Éris, Hauméa et Makémaké.

« C’est très enthousiasmant », déclare Paul Byrne, planétologue à l’université Washington de Saint-Louis. « Cela annonce une nouvelle ère pour l’étude du Système solaire et les sciences planétaires. »

Pour l’instant, nous savons très peu de choses sur cette potentielle planète naine, mais les astronomes se réjouissent déjà que l'observatoire Vera C. Rubin, qui n’est pleinement opérationnel que depuis peu, ait détecté un objet d’une telle taille.

« Cela me rend vraiment heureuse », confie Samantha Lawler, astronome à l’université de Regina, dans la province canadienne de la Saskatchewan. « C’est agréable d’avoir la confirmation que cette machine gigantesque, coûteuse et complexe fonctionne. »

Ce que l’on sait, c’est que 2026 ED138 se trouve dans une mystérieuse région en forme d’anneau, peuplée d’objets glacés au-delà de Neptune : la ceinture de Kuiper.

« Cette partie du Système solaire demeure largement méconnue, et chaque découverte de ce type nous rapproche un peu plus de la compréhension de la formation de notre propre système et des systèmes planétaires dans leur ensemble », explique Paul Byrne.

Grâce à l'observatoire Vera C. Rubin, cela pourrait bientôt changer. Au cours de la prochaine décennie, il devrait permettre de découvrir environ 32 000 objets au-delà de l’orbite de Neptune. Beaucoup seront relativement petits, mais d'autres pourraient bien être des planètes naines.

Cette catégorie d’objets célestes est née d’un vaste débat au sein de la communauté astronomique autour du statut de Pluton en tant que neuvième planète du Système solaire. En 2005, la découverte d’Éris, un objet voisin de dimensions comparables, avait soulevé de nouvelles questions. Finalement, l’Union astronomique internationale a déterminé que, pour être considéré comme une planète, un objet devait tourner autour du Soleil, posséder une masse suffisante pour que sa propre gravité lui donne une forme sphérique et avoir « nettoyé » son voisinage orbital des autres objets similaires. Pluton ne remplissait pas ce dernier critère et a donc été « rétrogradée » en 2006.

Les planètes naines peuvent se trouver dans différentes régions du Système solaire. Cérès se trouve dans la ceinture principale d’astéroïdes, d’astéroïdes, entre Mars et Jupiter. Éris se trouve quant à elle aux confins du Système solaire. Pluton, Hauméa et Makémaké évoluent dans la ceinture de Kuiper.

Désormais, 2026 ED138 semble bien parti pour rejoindre à son tour le cercle des planètes naines.

Plus tôt ce mois-ci, Matthew Holman, astrophysicien au Center for Astrophysics de Cambridge, dans le Massachusetts, a utilisé un programme informatique spécialement conçu pour analyser certaines des données d’observation automatisées fournies par l'observatoire Vera C. Rubin. Destiné à examiner des milliards de détections de corps célestes en mouvement, le programme a soudainement signalé quelque chose : un objet lumineux, mais extrêmement lointain.

Dire que l’objet est lointain est un euphémisme : il se trouve 46 fois plus loin du Soleil que la Terre. À titre de comparaison, Neptune se situe à environ 30 fois la distance Terre-Soleil. En se fondant sur différentes estimations de la réflectivité de sa surface, les scientifiques pensent que l’objet mesurerait entre 600 et 1 500 kilomètres de diamètre.

« Étant donné sa taille, il devrait être sphérique, ce qui explique pourquoi nous pensons qu’il pourrait s’agir d’une planète naine », explique Pedro Bernardinelli.

Bien que son statut de planète naine reste à confirmer, les astronomes sont désormais certains qu’il s’agit d’un véritable objet céleste et non d’un artefact d’image. ED138 a ensuite été repéré sur des images plus anciennes, notamment certaines prises en 2016 et peut-être même d’autres remontant à 1954. Il se déplace dans le plan galactique, avec en arrière-plan les innombrables étoiles brillantes de la Voie lactée, ce qui pourrait avoir rendu sa détection plus difficile.

ED138 décrit également une trajectoire singulière autour du Soleil. Les orbites des planètes du Système solaire se situent toutes à proximité d’un même plan, appelé plan de l’écliptique, de sorte que leurs trajectoires paraissent relativement plates. Mais l’orbite du nouvel objet est inclinée de près de 25 degrés par rapport à ce plan. Il est possible qu’il ait été pris, il y a très longtemps, dans un bras de fer gravitationnel avec Neptune qui l’aurait éjecté de son orbite originelle.

À ce stade, presque rien au sujet d’ED138 ne peut être affirmé avec certitude. Il est toutefois possible de formuler quelques hypothèses raisonnables. « Sa composition est probablement similaire à celle des autres grands objets de la ceinture de Kuiper, avec une forte teneur en glaces », explique Scott Sheppard, astronome spécialiste des planètes à Carnegie Science, à Washington.

« Il est assez rouge, ce qui laisse penser à une surface glacée assombrie par des matériaux organiques », explique Mario Jurić, responsable scientifique du Système solaire à l’observatoire Rubin, également impliqué dans ces travaux.

Mais ED138 pourrait-il être autre chose qu’une gigantesque boule de glace ? C’est possible.

Lorsque la sonde New Horizons de la NASA a survolé Pluton en 2015, elle a observé des signes suggérant que sa surface se modifiait et se renouvelait, indiquant une possible activité géologique. Cérès abrite elle aussi un immense réservoir d’eau liquide et pourrait même posséder des volcans de glace. Si ED138 se situe dans la partie supérieure de la fourchette estimée pour sa taille, il pourrait donc, lui aussi, être encore géologiquement actif.

Pour l’heure, les astronomes ne connaissent réellement que la luminosité de l’objet. Pour déterminer plus précisément sa taille, ils doivent pouvoir l’observer de plus près. Le télescope spatial James Webb de la NASA, dont le champ de vision est plus restreint que celui de Rubin mais qui possède des capacités d’observation extrêmement puissantes, est parfaitement adapté à cette tâche. Certains astronomes prennent déjà des dispositions pour obtenir ces nouvelles observations.

Pendant ce temps, Rubin poursuivra son exploration de la ceinture de Kuiper. ED138 « annonce sans aucun doute de nombreuses autres découvertes fascinantes à venir », affirme Heidi Hammel, scientifique interdisciplinaire à l’Association of Universities for Research in Astronomy.

La ceinture de Kuiper est en quelque sorte une version extrêmement lointaine de la ceinture d’astéroïdes : plutôt que d’être principalement constituée d’objets rocheux, cette région est remplie de corps glacés, dont Pluton. Bien qu’il s’agisse de l’une des plus vastes structures du Système solaire, nous en savons encore très peu à son sujet, en raison de son immense distance de la Terre.

La détection d’un plus grand nombre de planètes naines et d’autres objets dans cette région pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales sur notre voisinage galactique.

« Combien d’objets de la taille d’une planète naine trouve-t-on dans notre Système solaire ? », s’interroge Pedro Bernardinelli, astronome à l’université de Washington. « Cela nous aidera à déterminer précisément la masse totale présente dans les régions externes du Système solaire », une donnée importante pour comprendre l’ensemble des processus intervenus au cours de son histoire.

L’un des objets les plus mystérieux dans le viseur de Rubin reste l’hypothétique « Planète Neuf », un monde qui pourrait être plus grand que la Terre mais plus petit que Neptune et dont certains astronomes pensent qu’il se cacherait quelque part dans cette région. Si cette « Planète Neuf » existe réellement, la plupart des chercheurs s’attendent à ce que Rubin la découvre.

Mais même si ce n’est pas le cas, ED138 prouve déjà que l’exploration de la ceinture de Kuiper par l’observatoire pourrait révéler « bien d’autres choses encore tapies dans l’obscurité », conclut Sheppard.